КОТЕЛ С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ И СПОСОБ МОНТАЖА КОТЛА С ЦИРКУЛИРУЮЩИМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ Российский патент 2018 года по МПК F23M5/08 F23C10/10 F23J11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к котлу с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) в соответствии с вводной частью пункта 1 формулы изобретения. Таким образом, настоящее изобретение относится к котлу с ЦКС, содержащему прямоугольную топку, которая по горизонтали ограничена первой и второй длинными боковыми стенками и первой и второй короткими боковыми стенками, конвективную шахту на стороне упомянутой второй короткой боковой стенки, множество отделителей частиц, расположенных на стороне каждой из упомянутых первой и второй длинных стенок, причем каждый из упомянутых отделителей частиц содержит вертикальный газовыпускной патрубок для выпуска очищенного топочного газа из отделителя частиц, и систему горизонтально проходящих перепускных каналов , соединенную с газовыпускными патрубками отделителей частиц, для подведения очищенного топочного газа к конвективной шахте.

Уровень техники

[0002] Потоки топочного газа и захваченных им твердых частиц преимущественно выпускаются из топки большого котла с ЦКС через множество выпускных каналов для топочного газа в отделители частиц, обычно циклонные отделители, расположенные параллельно. Твердые частицы, отделенные от топочного газа в отделителях частиц, возвращают обратно в топку, а очищенный топочный газ выпускают из отделителей частиц через вертикальные газовыпускные патрубки и подводят через систему горизонтально проходящих перепускных каналов к конвективной шахте. В конвективной шахте из топочного газа извлекают тепловую энергию, и из конвективной шахты охлажденный топочный газ направляют на разные ступени очистки газа и в конце концов в дымовую трубу или, при сжигании кислородного топлива, на удаление диоксида углерода.

[0003] Котлы с ЦКС обычно содержат топку с прямоугольным поперечным сечением, в которой ширина длинных боковых стенок очевидно больше, чем ширина коротких боковых стенок. В котлах с ЦКС малого и среднего размера, обладающих, как правило, мощностью примерно 300 МВт или менее, обычно предусмотрено от одного до трех отделителей частиц, которые все расположены на одной длинной боковой стенке котла, а конвективная шахта расположена на одной прямой или напротив отделителей частиц. В котлах с ЦКС большого размера, с обладающих мощностью более чем примерно 300 МВт, обычно предусмотрено множество отделителей частиц, расположенных рядом на каждой из двух противоположных длинных боковых стенок топки, а конвективная шахта расположена рядом с короткой боковой стенкой топки.

[0004] В котлах с ЦКС большого размера система перепускных каналов от выпускных патрубков отделителей частиц до конвективной шахты обычно представляет собой довольно длинную, например, в самых больших современных котлах с ЦКС длиной более 30 метров, и тяжелую конструкцию. Поэтому система перепускных каналов должна быть прочно закреплена для обеспечения достаточной устойчивости и долговечности конструкции. Котлы с ЦКС больших размеров обычно имеют подвесную конструкцию, т.е. топка, отделители частиц и конвективная шахта, а также система перепускных каналов висят на опорной конструкции, окружающей котел.

[0005] В котле с ЦКС, содержащем отделители частиц на обеих длинных боковых стенках топки, выпускные трубы для топочного газа отделителей частиц, расположенных на одной и той же боковой стенке топки, обычно соединены с общей перепускной трубой, которая подводит чистые топочные газы к конвективной шахте. Естественно, такой котел обычно содержит два отдельных, симметрично расположенных перепускных каналов, по одному на каждой из длинных боковых стенок топки. Каждый из перепускных каналов обычно содержит основную трубу, собирающую топочный газ, расположенную параллельно длинному размеру горизонтального поперечного сечения топки, и концевую часть, загибающую поток газа, для направления топочного газа к отверстию в одной или более из боковых стенок конвективной шахты.

[0006] Каждая из основных труб, собирающих топочный газ, обычного котла с циркулирующим кипящим слоем большого размера собирает топочный газ, например, из трех или четырех отделителей. Таким образом, поток газа, особенно в концевых частях трубы, собирающей топочный газ, становится очень большим и потенциально эродирующим, если диаметр или высота трубы для топочного газа не увеличивается к концу. Однако такие постепенно расширяющиеся трубы для топочного газа обычно представляют собой относительно сложные конструкции. Другая возможность заключается в том, чтобы основные трубы, собирающие топочный газ, имели постоянное поперечное сечение, которое является достаточно широким для поддержания достаточно низкой скорости потока даже на конце. Такая конструкция увеличивает вес основных труб, собирающих топочный газ, и может вызывать проблемы, обусловленные непостоянной скоростью потока топочного газа.

[0007] Основные трубы, собирающие топочный газ, обычно расположены за пределами площади, занимаемой топкой, в частности над отделителями частиц. Поэтому такие перепускные трубы содержат отдельную концевую часть для заворачивания потоков топочного газа в конвективную шахту через отверстия в одной или более боковых стенках конвективной шахты. В статье «Milestones for CFB and OTU Technology - The 460 MWe Lagisza Design Supercritical Boiler Project Update», представленной на конференции по угольным генераторам в Милуоки, шт. Висконсин в августе 2007 г., описан пример котла с ЦКС с системой перепускных каналов , содержащего конвективную шахту на короткой боковой стенке топки, трубы, собирающие топочный газ, с постоянным поперечным сечением, параллельные длинным боковым стенкам топки, и изогнутыми концевыми частями для направления топочного газа к отверстиям в стенке конвективной шахте, обращенной к короткой боковой стенке топки.

[0008] В патенте США № 7244400 раскрыто альтернативное решение, содержащее изогнутые выпускные патрубки отделителей частиц, соединенные с двумя каналами, собирающими топочный газ, параллельными длинным боковым стенкам топки, расположенными на потолке топки. Каналы для сбора топочного газа выполнены за одно целое с топкой в виде продолжений стенок топки.

[0009] В статье «Recent Alstom Power Large CFB and Scale up aspects including steps to Supercritical», представленной на 47-м семинаре Международного энергетического агентства по крупномасштабным котлам с ЦКС, проходившем в Злотниках, Польша, 13 октября 2003 г., описан котел с ЦКС большого размера, содержащий три отделителя частиц на каждой из длинных боковых стенок, в котором выпускные патрубки отделителей частиц на каждой стороне соединены со сложной системой перепускных каналов, содержащей прямолинейный охлаждающий канал над отделителями частиц и изогнутую часть трубы для топочного газа, соединяющую центр собирающего канала с конвективной шахтой.

Сущность изобретения

[0010] Для минимизации проблем вышеописанных решений известного уровня техники, настоящее изобретение предлагает котел с циркулирующим кипящим слоем в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения. Таким образом, настоящее изобретение предлагает котел с циркулирующим кипящим слоем, содержащий прямоугольную топку, которая по горизонтали ограничена боковыми стенками, для сжигания в ней топлива и газа сгорания и генерирования потока топочного газа и твердых частиц частиц, причем упомянутые боковые стенки содержат первую и вторую короткие боковые стенки и первую и вторую длинные боковые стенки, причем общая ширина первой и второй длинных боковых стенок больше чем общая ширина первой и второй коротких боковых стенок, множество отделителей частиц, расположенных на стороне каждой из первой и второй длинных боковых стенок, причем входы упомянутого множества отделителей частиц соединены с верхней частью каждой из первой и второй длинных боковых стенок, для отделения твердых частиц от потока топочного газа и частиц, выпущенных из топки, причем каждый из упомянутых отделителей частиц содержит вертикальный газовыпускной патрубок для выпуска очищенного топочного газа из отделителя частиц, конвективную шахту, расположенную на стороне упомянутой второй короткой боковой стенки топки, причем упомянутая конвективная шахта по горизонтали ограничена стенками конвективной шахты, содержащими первую стенку конвективной шахты, обращенную к второй короткой боковой стенке топки, и систему горизонтально проходящих перепускных каналов, непосредственно соединенных с вертикальными газовыпускными патрубками отделителей частиц, для подведения очищенного топочного газа к конвективной шахте, причем упомянутая система перепускных каналов обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из вертикальных газовыпускных патрубков отделителей частиц к отверстиям в первой стенке конвективной шахты.

[0011] Упомянутый котел с циркулирующим кипящим слоем предпочтительно имеет подвесную конструкцию, т.е. он содержит опорную систему, для подвешивания топки сверху. Упомянутая опорная система содержит преимущественно вертикальные столбы, горизонтальные балки, параллельные длинным и коротким боковым стенкам топки, и подвесные тяги для подвешивания разных частей котла, таких как топка, с горизонтальных балок. Для обеспечения траектории перемещения газа от отделителей частиц, расположенных на длинных боковых стенках топки, к конвективной шахте, расположенной на стороне короткой боковой стенки топки, упомянутая система перепускных каналов обычно содержит участки, параллельные длинным и коротким боковым стенкам топки. Это объясняется тем, что обычная система перепускных каналов должна быть размещена в пространстве, имеющемся в распоряжении между преимущественно прямоугольной решеткой из вертикальных столбов, горизонтальных балок и подвесных тяг опорной системы.

[0012] В соответствии с настоящим изобретением, упомянутая система перепускных каналов обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц к отверстиям в первой стенке конвективной шахты. В данном случае выражение о том, что система перепускных каналов обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, предполагает, что данная система имеет форму, которая позволяет топочному газу перемещаться так, чтобы иметь прямолинейное направление перемещения, т.е. направление, которое не изменяется по ходу. В данном случае выражение о том, что траектория перемещения газа или направление перемещения газа проходит под наклоном относительно стенки, предполагает, что стенка плоская и в соответствующем участке имеет вполне определенное нормальное направление. Таким образом, в данном описании выражение о том, что направление перемещения газа проходит под наклоном относительно стенки, означает, что направление перемещения газа отличается от нормального направления стенки.

[0013] Поскольку система перепускных каналов в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает прямолинейные траектории перемещения газа, вместо траекторий, содержащих участки в других направлениях, например, взаимно перпендикулярных направлениях, вес и стоимость данной системы перепускных каналов обычно меньше, чем вес и стоимость обычной системы перепускных каналов. Кроме того, за счет обеспечения идеальной прямолинейной траектории для топочного газа в конвективную шахту, данная система перепускных каналов менее подвержена воздействию вредной турбулентности газа и эрозии системы труб, чем обычная система перепускных каналов.

[0014] Система перепускных каналов, обеспечивающая идеальную прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц к отверстиям в первой стенке конвективной шахты, предпочтительно выполнена благодаря размещению системы перепускных каналов над опорной системой котла. А значит траектория перемещения газа не должна быть размещена между решеткой из столбов, балок и подвесных тяг опорной системы. Поэтому система перепускных каналов в соответствии с настоящим изобретением не является подвесной, т.е. она не выполнена висящей на опорной системе, а система перепускных каналов предпочтительно опирается снизу на опорную систему, посредством использования скользящих опорных устройств, размещенных на опорной системе. Для устранения проблем, обусловленных разными термическими расширениями, система перепускных каналов предпочтительно гибко соединена, например, посредством использования соответствующих сильфонов, с вертикальными выпускными патрубками отделителей частиц и с первой стенкой конвективной шахты.

[0015] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, система перепускных каналов содержит две зеркально симметрично расположенные части, причем каждая из упомянутых частей соединяет вертикальные газовыпускные патрубки отделителей частиц, примыкающих к одной из двух длинных боковых стенок топки, с конвективной шахтой. Таким образом, система перепускных каналов содержит первую канальную конструкцию, обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц, расположенных на стороне первой длинной боковой стенки топки, к первым отверстиям в первой стенке конвективной шахты, и вторую канальную конструкцию, обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц, расположенных на стороне второй длинной боковой стенки топки, к вторым отверстиям в первой стенке конвективной шахты.

[0016] Упомянутые траектории перемещения газа от выпускных патрубков разных отделителей частиц, расположенных на одной из длинных боковых стенок топки, могут иметь несколько разные направления, однако в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, все они имеют одинаковое направление, которое может называться просто направлением перемещения газа. Таким образом, упомянутая первая канальная конструкция предпочтительно обеспечивает первую прямолинейную траекторию перемещения газа, параллельную первому направлению перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц, расположенных на стороне первой длинной боковой стенки топки, к первым отверстиям в первой стенке конвективной шахты, и упомянутая вторая канальная конструкция предпочтительно обеспечивает вторую прямолинейную траекторию перемещения газа, параллельную второму направлению перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков отделителей частиц, расположенных на стороне второй длинной стенки топки, к вторым отверстиям в первой стенке конвективной шахты.

[0017] Вертикальные выпускные патрубки отделителей частиц направляют потоки топочного газа вверх, после чего потоки топочного газа вынуждены поворачиваться на 90 градусов в горизонтальное направление, чтобы перемещаться в системе горизонтально проходящих перепускных каналов к конвективной шахте. Преимуществом настоящего изобретения является то, что потоки топочного газа могут перемещаться в системе перепускных каналов к отверстию в первой стенке конвективной шахты от начала до конца по прямолинейной траектории, без дополнительных изгибов. Первая стенка конвективной шахты расположена преимущественно перпендикулярно, или по меньшей мере частично перпендикулярно, каждой из длинных стенок топки, и первое и второе направления перемещения газа предпочтительно проходят зеркально симметрично под наклоном относительно боковых стенок топки.

[0018] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, каждая из упомянутых первой и второй канальных конструкций выполнена в виде открытого короба, без разделительных перегородок. Благодаря форме и конструкции упомянутых канальных конструкций, топочный газ перемещается в каждой из первой и второй канальной конструкции как суммарный единый поток, образующийся из множества отдельных потоков, поступающих из соответствующих отделителей частиц. Более конкретно, первый суммарный поток топочного газа перемещается в первой канальной конструкции в первом направлении перемещения газа, а второй суммарный поток топочного газа перемещается во второй канальной конструкции во втором направлении перемещения газа.

[0019] Каждая из первой и второй канальной конструкции предпочтительно имеет постоянную высоту за счет нижней и верхней стенок на постоянном уровне и ширину, которая увеличивается ступенчато в точках подсоединения газовыпускных патрубков отделителей частиц, в соответствующем направлении перемещения топочного газа. За счет увеличивающейся площади поперечного сечения скорость топочного газа остается приблизительно постоянной на всем протяжении перепускных каналов. Такая постоянная скорость позволяет обеспечивать плавный поток топочного газа без чрезмерной турбулентности и минимизированную эрозию, обусловленную твердыми частицами, захваченными газовым потоком.

[0020] Упомянутая система перепускных каналов предпочтительно является охлаждаемой, т.е. она содержит водяные или паровые трубки для отдачи тепла из топочного газа в воду или пар. Более конкретно, упомянутая система перепускных каналов имеет относительно простую форму, которая может быть изготовлена экономично и предпочтительно образована из прямых панелей водяных трубок, для получения долговечной и легкой конструкции. Предпочтительно, охлаждаемая система перепускных каналов защищена изнутри, чтобы дополнительно минимизировать эрозию посредством жаропрочного слоя.

[0021] Первая стенка конвективной шахты предпочтительно симметричная относительно вертикальной центральной линии, при этом первые отверстия, образующие первую область с впускными отверстиями, и вторые отверстия, образующие вторую область с отверстиями, расположены на соответствующих сторонах вертикальной центральной линии, в верхней части первой стенки конвективной шахты. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, каждая из первой и второй областей с отверстиями содержит множество по существу равномерно распределенных отверстий, и первые и вторые области с впускными отверстиями совместно закрывают участок первой стенки конвективной шахты, который продолжается по большей части горизонтальной ширины первой стенки конвективной шахты. Благодаря форме системы перепускных каналов и распределению отверстий в первой стенке конвективной шахты, система перепускных каналов обеспечивает очень равномерные распределения температуры и скорости топочного газа в конвективной шахте. Таким образом, упомянутая система перепускных каналов обеспечивает очень эффективную и надежную рекуперацию тепла в конвективной шахте.

[0022] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, первая стенка конвективной шахты плоская и расположена параллельно второй короткой боковой стенке топки, в результате чего первая и вторая области с отверстиями расположены на плоскости, имеющей нормальное направление, которое наклонено относительно первого и второго направлений перемещения газа. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, первая область с отверстиями расположена на первом плоском участке стенки, а вторая область с отверстиями расположена на втором плоском участке стенки, каковые первый и второй участки стенки горизонтально примыкают друг к другу и имеют разные нормальные направления. В частности, каждый из упомянутых первого и второго участков стенки содержит центральный край и наиболее удаленный от центра край, при этом центральные края расположены ближе к второй короткой боковой стенке топки, чем наиболее удаленные от центра края. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления упомянутые первый и второй участки стенки имеют общий центральный край. Нормальные направления первого и второго участков стенки предпочтительно образуют угол с соответствующим первым и вторым направлениями перемещения газа, который меньше, чем он был бы при вышеописанной плоской первой стенке конвективной шахты. Еще более предпочтительно, упомянутый угол равен нулю, т.е. нормальные направления первого и второго участков стенки параллельны соответственно первому и второму направлению перемещения газа.

[0023] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, каждая из первой и второй канальной конструкции содержит по меньшей мере одну направляющую потока для направления топочного газа из первого отделителя частиц в сторону вертикального продолжения газовыпускного патрубка второго отделителя частиц. Упомянутая направляющая потока предпочтительно выполнена посредством формования боковой стенки упомянутой канальной конструкции так, чтобы соответствующим образом направлять топочный газ. Упомянутая направляющая потока минимизирует вредное взаимное влияние между горизонтальным потоком газа из предыдущего отделителя частиц и потоком газа, входящим в канальную конструкцию через выпускной патрубок следующего отделителя частиц.

[0024] В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение обеспечивает способ монтажа котла с циркулирующим кипящим слоем в соответствии с любым из вышеописанных вариантов осуществления, причем упомянутый способ включает подъем каждой из первой и второй канальной конструкции как единого целого над горизонтальными балками опорной конструкции.

[0025] Приведенное выше краткое описание, а также дополнительные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными посредством ссылки на приведенное ниже подробное описание предпочтительных на данный момент, но все же пояснительных вариантов осуществления настоящего изобретения, воспринимаемых в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Краткое описание чертежей

[0026] Фиг.1 представляет собой схематичный вид сбоку котла с циркулирующим кипящим слоем в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0027] Фиг.2 представляет собой схематичный горизонтальный разрез котла с циркулирующим кипящим слоем, показанного на фиг.1.

[0028] Фиг.3 представляет собой схематичный горизонтальный разрез котла с циркулирующим кипящим слоем в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0029] Фиг.4 представляет собой другой схематичный горизонтальный разрез котла с циркулирующим кипящим слоем, показанного на фиг.1.

[0030] Фиг.5 представляет собой схематичный горизонтальный разрез детали котла с циркулирующим кипящим слоем в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

[0031] Фиг.1 показывает схематичный вид сбоку котла 10 с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Топка 12 котла с ЦКС имеет прямоугольное поперечное сечение, содержащее первую и вторую короткие боковые стенки 14, 14' и первую и вторую длинные боковые стенки 16, из которых на фиг.1 видна только одна. С каждой из длинных боковых стенок топки соединено множество отделителей 18 частиц. В данном случае на каждой длинной боковой стенке предусмотрено три отделителя частиц, однако их может быть, например, два или четыре. Отделители частиц соединены по потоку с конвективной шахтой 20, расположенной на второй короткой боковой стенке 14' топки, системой 22 горизонтально проходящих перепускных каналов. В дальнейшем для обозначения одинаковых элементов в разных чертежах использованы одинаковые ссылочные позиции.

[0032] Когда топливо сжигают в топке 12, горячий топочный газ и захваченные им частицы выпускают через выпускные каналы 24 для топочного газа, показанные, например, на фиг.2, в отделители 18 частиц. Частицы, отделенные от топочного газа в отделителях 18 частиц, возвращают обратно в нижнюю часть топки 12 через возвратные трубы 26. Возвратные трубы предпочтительно могут содержать поверхности теплообмена, не показанные на фиг.1, для регенерации тепла из рециркулирующих горячих частиц.

[0033] Потоки очищенного топочного газа из отделителей частиц вводят через вертикальные газовыпускные патрубки 28 в систему 22 перепускных каналов, откуда они попадают в конвективную шахту 20. Из системы перепускных каналов топочный газ попадает в конвективную шахту через отверстия 30, расположенные в первой стенке 32 конвективной шахты, обращенной к второй короткой боковой стенке 14' топки. В соответствии с настоящим изобретением, система 22 перепускных каналов имеет форму, которая обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из вертикальных газовыпускных патрубков 28 отделителей частиц, к отверстиям 30 в первой стенке 32 конвективной шахты.

[0034] Конвективная шахта обычно содержит поверхности 34 теплообмена для отдачи тепла из топочного газа в теплопередающую среду. На фиг.1 схематично показана только одна поверхность теплообмена, но на практике обычно предусмотрено несколько поверхностей теплообмена, такие как перегреватели, подогреватели, экономайзеры и нагреватели воздуха.

[0035] Из конвективной шахты охлажденный топочный газ подводят дальше на ступени очистки газа, такие как пылесборник и поглотитель диоксида серы, не показанные на фиг.1. В конце очищенный топочный газ выпускают в окружающую среду через дымовую трубу или, при сжигании кислородного топлива, его подают дополнительно на удаление диоксида углерода.

[0036] На фиг.1 показан котел с циркулирующим кипящим слоем обычного подвесного типа, т.е. он содержит опорную систему 36, содержащую вертикальные столбы 38, горизонтальные балки 40 и подвесные тяги 42 для подвешивания по меньшей мере упомянутой топки сверху. Конвективная шахта 20 обычно также подвесная и содержит аналогичную опорную систему, не показанную на фиг.1. Система 22 перепускных каналов предпочтительно расположена на более высоком уровне, чем опорная система 36 топки, по меньшей мере частично выше опорной системы топки. Таким образом, система перепускных каналов предпочтительно выполнена с нижней опорой, т.е. поддерживается снизу посредством опорной системы 36.

[0037] Вследствие разных термических расширения отделителей 18 частиц, системы 22 перепускных каналов и конвективной шахты 20, предпочтительно предусмотрены соответствующие сильфоны 44, 46, или другие устройства, допускающие перемещение, между отделителями частиц и системой перепускных каналов и между системой перепускных каналов и конвективной шахтой, соответственно. Вследствие разных термически перемещений между опорной системой 36 и системой 22 перепускных каналов , система перепускных каналов предпочтительно поддерживается на опорной системе посредством использования скользящих опорных устройств 48, расположенных на опорной системе топки.

[0038] Фиг.2 схематично показывает поперечный разрез по горизонтальной линии А-А варианта осуществления, показанного на фиг.1. Для упрощения опорная конструкция, обозначенная ссылочной позицией 36 на фиг.1, на фиг.2 не показана. Как можно видеть на фиг.2, система 22 перепускных каналов содержит две зеркально симметрично расположенные части 50, 50'. Так система 22 перепускных каналов содержит первую канальную конструкцию 50, обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа от выпускных патрубков 28 каждого из отделителей 18 частиц, расположенных на стороне первой длинной боковой стенки 16 топки, к первой стенке 32 конвективной шахты, и вторую канальную конструкцию 50', обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа от выпускных патрубков 28' каждого из отделителей 18' частиц, расположенных на стороне второй длинной боковой стенки 16' топки, к первой стенке 32 конвективной шахты.

[0039] Канальные конструкции 50, 50' обеспечивают прямолинейную, т.е. самую короткую возможную траекторию перемещения газа от каждого из отделителей 18, 18' частиц к отверстиям 30 в первой стенке 32 конвективной шахты. Поскольку отделители частиц расположены на двух длинных боковых стенках 16, 16', а конвективная шахта на короткой боковой стенке 14' топки, прямолинейные траектории перемещения газа естественно проходят зеркально симметрично под наклоном относительно всех боковых стенок топки.

[0040] Каждая из канальных конструкций 50, 50' предпочтительно выполнена без разделительных перегородок, и поэтому потоки топочного газа из отделителей 18, 18' частиц, расположенных на одной и той же длинной боковой стенке 16, 16', образуют объединенный поток топочного газа. Объединенные потоки топочного газа в первой и второй канальной конструкциях 50, 50' имеют соответственно первое и второе направления 52, 52' перемещения газа, которые проходят зеркально симметрично под наклоном относительно боковых стенок топки. Для поддержания скорости перемещения газа на по существу постоянной величине в канальных конструкциях 50, 50', упомянутые канальные конструкции имеют ширину W, которая ступенчато увеличивается на участках выпускных патрубков 28 отделителей частиц, в соответствующем направлении перемещения газа. Такая постоянная скорость топочного газа позволяет обеспечить плавный поток газа без чрезмерной турбулентности и минимизированную эрозию, обусловленную мелкими частицами, остающимися захваченными газом.

[0041] Из каждой из канальных конструкций 50, 50' топочный газ попадает в конвективную шахту через отверстия 30 в первой стенке 32 конвективной шахты. Может быть предусмотрено одно большое отверстие для топочного газа из каждой из канальных конструкций 50, 50', однако предпочтительно предусмотрено множество по существу равномерно распределенных отверстий в первой и второй областях 54, 54' с отверстиями, расположенных симметрично на противоположных сторонах вертикальной центральной линии первой стенки 32 конвективной шахты.

[0042] Канальные конструкции 50 , 50' предпочтительно образованы из прямых трубных панелей, которые обычно используют для нагревания пара. Упомянутые канальные конструкции предпочтительно выполнены с плоской нижней и верхней частью, а боковая стенка 56 имеет постоянную высоту 58, как показано на фиг.1. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, первая стенка 32 конвективной шахты плоская и расположена параллельно второй короткой боковой стенке 14' топки. Таким образом, первая и вторая области 54, 54' с отверстиями расположены на общей плоскости с нормальным направлением, которое проходит под наклоном относительно первого и второго направлений 52, 52' перемещения газа.

[0043] Фиг.3 схематично показывает поперечный разрез в горизонтальной плоскости другого варианта осуществления настоящего изобретения, который отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.2, тем, что первая стенка конвективной шахты не полностью плоская, а содержит в своей верхней части участок, так называемый соединительный участок 60, содержащий центральную часть 62, которая выступает в сторону топки 12. Соединительный участок 60 предпочтительно имеет высоту, которая только немного больше, чем высота 58, показанная на фиг.1, системы 22 перепускных каналов , или канальных конструкций 50, 50', при этом нижняя часть 32' первой стенки конвективной шахты плоская, и в ней конвективная шахта 20 имеет обычное прямоугольное поперечное сечение. Преимуществом такого соединительного участка 60, выступающего в сторону топки, является обеспечение горизонтально более широких траекторий перемещения газа из отделителей 18, 18' частиц к конвективной шахте 20 при сохранении некоторого расстояния между топкой 12 и прямоугольной нижней частью конвективной шахты.

[0044] Соединительный участок 60 содержит горизонтально смежные первую и вторую соединительные стенки 64, 64', содержащие соответственно первую и вторую области 66, 66' с отверстиями, причем каждая из соединительных стенок 64, 64' проходит под наклоном относительно второй короткой боковой стенки 14' топки. Предпочтительно, соединительные стенки 64, 64' являются плоскими с нормальными направлениями, которые предпочтительно по существу параллельны соответственно первому и второму направлениям 52, 52' перемещения газа.

[0045] Каждая из соединительных стенок 64, 64' содержит центральный край 68, 68' и наиболее удаленный от центра край 70, 70', причем центральные края расположены ближе к второй короткой стенке 14' топки, чем наиболее удаленные от центра края. В соответствии с фиг.3, центральные края 68, 68' соединительных стенок соединены вместе в центральной части 62, однако они могут быть также отделены друг от друга. Так между центральными краями может быть предусмотрено свободное пространство для вертикального столба опорной конструкции.

[0046] Фиг.4 схематично показывает поперечный разрез по горизонтальной линии В-В варианта осуществления, показанного на фиг.1. Разрез по линии В-В выполнен прямо над горизонтальными балками 40, 72 опорной конструкции 36 и показывает пример расположения скользящих опорных устройств 48 канальных конструкций 50, 50' на горизонтальных балках.

[0047] Фиг.5 схематично показывает пример направляющей 74 потока, расположенной в канальной конструкции 50' рядом с вертикальным выпускным патрубком 28' отделителя 18' частиц. Направляющая 74 потока направляет поток 76 топочного газа из газовыпускного патрубка в направлении перемещения газа предыдущего отделителя частиц в сторону вертикального продолжения газовыпускного патрубка 28' в направлении перемещения газа следующего отделителя 18' частиц для минимизации взаимного влияния между потоками топочного газа из соседних отделителей частиц. Направляющая 74 потока образована посредством сгибания боковой стенки 78 канальной конструкции 50' так, чтобы образовать соответствующее устройство, направляющее газ. Как вариант, направляющая потока может быть выполнена в виде отдельного элемента, образованного в системе труб, содержащей простую согнутую ступенчатую боковую стенку 56, как показано, например, на фиг.2.

[0048] Хотя изобретение описано в данном документе посредством примеров вариантов осуществления, считающимся на данный момент наиболее предпочтительными, необходимо понимать, что изобретение не ограничено раскрытым вариантом осуществления, а должно включать в себя различные комбинации или модификации его признаков и некоторые другие применения, включенные в объем изобретения, определенный в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к котлу с циркулирующим кипящим слоем и способу монтажа котла с циркулирующим кипящим слоем. Котел (10) с циркулирующим кипящим слоем содержит прямоугольную топку (12), которая по горизонтали ограничена боковыми стенками, содержащими первую и вторую короткие боковые стенки (14, 14') и первую и вторую длинные боковые стенки (16, 16'), множество отделителей (18, 18') частиц, расположенных на стороне каждой из первой и второй длинных боковых стенок (16, 16'). Каждый из отделителей частиц содержит вертикальный газовыпускной патрубок (28, 28') для выпуска очищенного топочного газа из отделителя частиц, конвективную шахту (20), расположенную на стороне второй короткой боковой стенки (14') топки. Конвективная шахта по горизонтали ограничена стенками конвективной шахты, содержащими первую стенку (32) конвективной шахты, обращенную ко второй короткой боковой стенке (14') топки, и систему (22) горизонтально проходящих перепускных каналов, непосредственно соединенных с вертикальными газовыпускными патрубками (28, 28') отделителей частиц для проведения очищенного топочного газа к конвективной шахте (20). Система (22) перепускных каналов обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок (14, 14', 16, 16') топки (12) от каждого из вертикальных газовыпускных патрубков (28, 28') отделителей (18, 18') частиц к отверстиям (30) в первой стенке (32) конвективной шахты. Изобретение направлено на постоянство скорости потока топочного газа. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Котел (10) с циркулирующим кипящим слоем, содержащий:

- прямоугольную топку (12), которая по горизонтали ограничена боковыми стенками, для сжигания в ней топлива и газа сгорания и генерирования потока топочного газа и частиц, причем упомянутые боковые стенки содержат первую и вторую короткие боковые стенки (14, 14') и первую и вторую длинные боковые стенки (16, 16'), и при этом общая ширина первой и второй длинных стенок больше, чем общая ширина первой и второй коротких стенок;

- множество отделителей (18, 18') частиц, расположенных на стороне каждой из первой и второй длинных боковых стенок (16, 16'), причем входы множества отделителей частиц соединены с верхней частью смежной длинной боковой стенки (16, 16') для отделения частиц от потока топочного газа и частиц, выпущенных из топки, причем каждый из отделителей частиц содержит вертикальный газовыпускной патрубок (28, 28') для выпуска очищенного топочного газа из отделителя частиц;

- конвективную шахту (20), расположенную на стороне второй короткой боковой стенки (14') топки, причем упомянутая конвективная шахта по горизонтали ограничена стенками конвективной шахты, содержащими первую стенку (32) конвективной шахты, обращенную ко второй короткой боковой стенке (14') топки; и

- систему (22) горизонтально проходящих перепускных каналов, непосредственно соединенных с вертикальными газовыпускными патрубками (28, 28') отделителей частиц для проведения очищенного топочного газа в конвективную шахту (20),

отличающийся тем, что система (22) перепускных каналов обеспечивает прямолинейную траекторию перемещения газа, которая наклонена относительно боковых стенок (14, 14', 16, 16') топки (12) от каждого из вертикальных газовыпускных патрубков (28, 28') отделителей (18, 18') частиц к отверстиям (30) в первой стенке (32) конвективной шахты.

2. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.1, отличающийся тем, что упомянутый котел (10) с циркулирующим кипящим слоем содержит опорную систему (36) для подвешивания топки сверху, и упомянутая система (22) перепускных каналов расположена над упомянутой опорной системой.

3. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.2, отличающийся тем, что система (22) перепускных каналов поддерживается снизу посредством упомянутой опорной системы (36).

4. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.1, отличающийся тем, что система (22) перепускных каналов содержит первую канальную конструкцию (50), обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков (28) отделителей (18) частиц, расположенных на стороне первой длинной боковой стенки (16) топки, к первым отверстиям в первой стенке (32) конвективной шахты, и вторую канальную конструкцию (50'), обеспечивающую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков (28') отделителей (18') частиц, расположенных на стороне второй длинной боковой стенки (16') топки, ко вторым отверстиям в первой стенке (32) конвективной шахты.

5. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.4, отличающийся тем, что каждая из первой и второй канальной конструкции (50, 50') выполнена без разделительной перегородки.

6. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.4, отличающийся тем, что первая канальная конструкция (50) обеспечивает первую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков (28) отделителей (18) частиц, расположенных на стороне первой длинной боковой стенки (16) топки, к первым отверстиям в первой стенке (32) конвективной шахты, и вторая канальная конструкция (50') обеспечивает вторую прямолинейную траекторию перемещения газа, которая проходит под наклоном относительно боковых стенок топки от каждого из газовыпускных патрубков (28') отделителей (18') частиц, расположенных на стороне второй длинной боковой стенки (16') топки, ко вторым отверстиям в первой стенке (32) конвективной шахты.

7. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.6, отличающийся тем, что первая и вторая траектории перемещения газа проходят зеркально симметрично под наклоном относительно боковых стенок топки.

8. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.4, отличающийся тем, что каждая из канальных конструкций (50, 50') содержит водяные или паровые трубы для отдачи тепла от топочного газа в воду или пар.

9. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.8, отличающийся тем, что канальные конструкции (50, 50') выполнены из прямых водяных трубных панелей.

10. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.6, отличающийся тем, что каждая из первой и второй канальной конструкции имеет постоянную высоту (58).

11. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.10, отличающийся тем, что каждая из первой и второй канальной конструкции (50, 50') имеет ширину (W), которая увеличивается ступенчато в направлении соответствующей траектории перемещения топочного газа.

12. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.6, отличающийся тем, что первая стенка (32) конвективной шахты расположена параллельно второй короткой боковой стенке (14') топки, и упомянутые первые и вторые отверстия образуют плоскость, имеющую нормаль, которая проходит под наклоном относительно первого и второго направлений (52, 52') перемещения газа.

13. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.6, отличающийся тем, что первая стенка (32) конвективной шахты содержит горизонтально смежные первую соединительную стенку (64) и вторую соединительную стенку (64'), причем каждая из упомянутых соединительных стенок содержит центральный край (68, 68') и наиболее удаленный от центра край (70, 70') и проходит под наклоном относительно второй короткой боковой стенки (14') топки так, что центральный край каждой из первой и второй соединительных стенок расположен ближе ко второй короткой боковой стенке топки, чем наиболее удаленный от центра край соответствующей соединительной стенки, и упомянутые первые отверстия и вторые отверстия расположены соответственно в первой соединительной стенке и во второй соединительной стенке.

14. Котел с циркулирующим кипящим слоем по п.4, отличающийся тем, что каждая из первой и второй канальной конструкции (50, 50') содержит по меньшей мере одну направляющую (74) потока для направления потока топочного газа из газовыпускного патрубка первого отделителя частиц в сторону вертикального продолжения газовыпускного патрубка (28') второго отделителя (18') частиц, причем первый и второй отделители частиц расположены последовательно на одной и той же стороне длинной боковой стенки топки так, что второй отделитель частиц расположен ближе к конвективной шахте, чем второй отделитель частиц.

15. Способ монтажа котла с циркулирующим кипящим слоем по любому из пунктов 4-14, отличающийся тем, что упомянутый способ включает подъем каждой из первой и второй канальной конструкции (50, 50') как одно целое над горизонтальными балками (40, 72) опорной конструкции (36) котла.